Кто изобрел бетон: кто придумал и когда, история изобретения

Кто изобрел бетон: кто придумал и когда, история изобретения

Все о бетоне

К сожалению, ученые не знают, когда и кто начал смешивать размоченную землю или глину с камнями. Есть только данные археологов — возраст построек, в которых обнаружили бетон, приблизительно 6000 лет. Первые образцы обнаружили в Древней Месопотамии, а в Древнем Риме бетон применяли во многих строениях.

Согласно археологическим исследованиям, история бетона началась со смеси гравия и красной природной извести: в древней хижине на берегу Дуная нашли пол толщиной 25 см. Причем такой извести в этой местности не было, ее доставляли по реке на расстояние до 400 км. Это свидетельствует о том, что древние строители хорошо знали о бетоне, его преимуществах, свойствах и способе изготовления, и специально изготавливали его, несмотря на сложности.

Интересна история бетона в странах Азии — Великую Китайскую стену и многие древние храмы Индии возводили с применением бетона. Потом в качестве связующего начали применять известь, что существенно улучшило его физические показатели. Наиболее «оригинальные» и богатые строители добавляли в бетон яичные желтки. В африканских странах для изготовления бетона использовали глину.

Многие ученые утверждают, что применять материал начали задолго до даты, определенной археологами. Но эти строения не сохранились до наших дней.

Настоящий расцвет бетон получил с появлением портландцемента — поистине уникального строительного материала. Одно из наиболее привлекательных свойств портландцемента — прочность бетона из него со временем увеличивается. Около 50% максимальной прочности он набирает за первые 10–14 дней, дальше набор прочности может продолжаться десятилетиями.

Портландцемент начали массово использовать с середины 19 века. Изобретение вибраторов позволило существенно увеличить прочность бетона и расширить сферы применения.

В дальнейшем история бетона тесно связана с использованием арматуры — появилась возможность создавать очень прочные и относительно легкие строительные и инженерные конструкции. Первым начал применять железные прутья для усиления бетона британец Уилкинсон (1854 год), в дальнейшем многие строители совершенствовали технологию изготовления железобетона.

В 20-м веке разработали технологию производства предварительно нагруженных железобетонных конструкций, после чего бетон стали применять во всех наиболее ответственных строительных конструкциях. Железобетон и сейчас занимает одну из лидирующих позиций среди всех существующих строительных материалов.

Процесс уменьшения линейных размеров (объема) бетона с течением времени в результате химических, физических, физико-химических процессов называется усадкой.

Виды усадки в зависимости от времени прохождения процессов:

  • до затвердевания, или пластическая — усадка свежеуложенной уплотненной бетонной смеси;
  • твердеющего бетона — до достижения проектного возраста;
  • бетона зрелого возраста — после достижения проектного возраста.

Виды усадки в зависимости от её причин:

  • Контракционная — усадка в результате физических и химических процессов при реагировании исходных веществ в цементном камне (гидратация);
  • Карбонизационная — усадка, появляющаяся в результате химических процессов между продуктами гидратации и компонентами, проникающими из внешней среды;
  • Радиационная и влажностная при высыхании — усадка, образующаяся в результате физических и физико-химических процессов, приводящих к обезвоживанию, то есть удалению воды из структуры бетона.

Сразу после укладки и уплотнения бетона (первые 4–6 часов), если вода испаряется из смеси, развивается пластическая усадка. Деформации достигают до 2-3% объема бетона и пропорциональны объему испарившейся воды. Пластическая усадка бетонной смеси категорически недопустима, так как это необратимо ухудшает свойства бетона.

Деформации усадки при постоянных условиях внешней среды развиваются длительное время. В процессе химической реакции гидроксида кальция с углекислым газом образуется карбонит кальция, а образующиеся гидросиликаты кальция впоследствии разлагаются. Это и служит причиной усадки, поскольку первоначальный объем реагирующих веществ больше объема получившихся новообразований. Эти процессы идут до установления гигрометрического равновесия промежуточных значений.

Явление, в результате которого объем результирующих новообразований становится меньше суммарного объема веществ, вступающих в реакцию, называется контракцией. Обычно она составляет около 3-5 мл на 100 г цемента.

Общая контракция разделяется на контракционную пористость и контракционную усадку.

  • контракционная пористость представляет собой появление внутри цементного камня сферических пор в результате его гидратации.
  • контракционная усадка — уменьшение объема цементного камня в целом.

Соотношение между объемами контракционной усадки и контракционной пористости зависит от свойств цемента и может быть различным.

На нормативную прочность бетона при растяжении (R н р) влияют те же факторы, что и на прочность при сжатии, причем особенно существенное значение здесь имеет неоднородность структуры бетона. Хотя разные факторы сказываются на величинах R и R н р по-разному. Увеличение расхода цемента увеличивает прочность R н р значительно меньше, чем R. Повышение расхода цемента на 33% увеличивает R на 28,5%, а R н р всего на 12,5%. С ростом В/Ц (водоцеметное соотношение) сопротивление разрыву уменьшается меньше, чем сопротивление сжатию.

Кроме того, величина R н р зависит от зернового состава заполнителя и видов зерен. Песок и гравий с округленными зернами обуславливают меньшую величину прочности нежели песок и щебень с шероховатыми угловатыми зернами. А на величину R эти факторы влияния не оказывают.

При сравнении показателей прочности у бетонов разных марок выясняется, что отношение R н р/R уменьшается с повышением марки, то есть получается, что бетоны высоких марок обладают относительно меньшей прочностью на растяжение.

Стандарты не требуют специальных испытаний бетона на растяжение и не дают никаких указаний о размерах и форме образцов. Однако, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки по сечению образца, он должен иметь длину, превышающую поперечный размер не менее чем в 3 раза. Разрывное усилие, как правило, передается через специальные заплечики на концах образца. Важно перед испытанием предохранить образцы от резких перепадов влажности и температуры, так как это оказывает большое влияние на результат. Также окончательный результат испытаний зависит от точности установки в машине и правильной геометрической формы образца. Эксцентрицитет и самый незначительный перекос могут сильно отразиться на показателе R н р.

При данной методике испытания на растяжение, показатель прочности, вычисленный по формуле Np/Fполучается весьма условным. Нередко образцы разрушаются возле заплечиков, где возникают значительные концентрации напряжения. Но даже при разрыве между заплечиками найденная плотность не менее условна, поскольку разрыв происходит чаще всего по поверхности соприкасания цементного камня с камневидными составляющими. А так как эта поверхность совершенно случайная, то разброс показателей выходит довольно большой.

Как и при сжатии, огромное значение имеет размер поперечного сечения образца: большие значения R н р имеют образцы с меньшим поперечным сечением.

Прочность бетона при растяжении довольно невелика и составляет от 1/8 до 1/17 от его прочности при сжатии.

Есть несколько способов повысить прочность бетона при растяжении. Лучшие увеличивают плотность бетона. Самый простой — правильный подбор состава бетона и применение цементов высокой прочности. Помогает также примесь разных добавок – тонко измельченных каменных материалов, трасов и пуццоланов. Лучшее средство повышения прочности при растяжении — хорошее уплотнение бетона путем вибрирования, вакуумирования, виброштампования или центрифугирования.

История появления бетона.

Как появился бетон.

Откуда навык этот — неведомо.

Трудно точно сказать, где и когда появился бетон, так как начало его зарождения уходит далеко в глубь веков. Очевидно лишь то, что он не возник таким, каким мы его знаем сегодня, а, как большинство строительных материалов, прошел длинный путь развития.

Наиболее ранний бетон, обнаруженный археологами, можно отнести к 5600 г. до н. э. Он был найден на берегу Дуная в поселке Лапенски Вир (Югославия) в одной из хижин древнего поселения каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести, доставлявшейся вверх по течению реки более чем за 400 км от места добычи.

История бетона неразрывно связана с историей цемента. Древнейшими вяжущими веществами, используемыми человеком, являлись глина и жирная земля, которые после смешивания с водой и высыхания приобретали некоторую прочность.

Использование глины в строительстве восходит приблизительно к 10 тысячелетию дс н. э. На основе глины и жирной земли приготавливались смеси типа растворов и бетонов, которые в те Далекие времена широко применялись при строительстве самых различных построек и сооружений; начиная от простейших глинобитных (землебитных) домов до громадных храмов — зиккуратов (рис. 4).

Римский писатель и ученый Плиний Старший (23—79 гг. н. э.) в «Естественной истории» с восхищением пищет о видендых им в Африке и Испании «формованных» стенах таких построек. . Веками стоят они, не разрушаемые ни дождем, ни огнем, более прочные, чем сделанные из бутового камня. В Испании,— пишет он,— до сего дня стоят сторожевые вышки и башни Ганнибала из глины, построенные на вершинах гор.

Рис. 4. Зиккурат.

Плиний недаром называл такие стены «формованными» так как они, действительно, изготавливались путем трамбования (формования) влажного грунта или глины с камнем, уложенных между деревянными щитами опалубки, и в этом смысле являлись прообразом современных монолитных бетонных стен.

По мере развития и усложнения строительства возрастали требования, предъявляемые к вяжущим веществам. Считается, что более чем за 3 тыс. лет до н. э. в Египте, Индии и Китае начали изготавливать искусственные вяжущие, такие, как гипс, а позднее — известь, которые получали посредством умеренной термической обработки исходного сырья.

Вместе с производством вяжущих расширялось применение растворов и бетонов. Вероятно, первыми шагами в освоении бетона было помимо полов сооружение траншей для фундаментов зданий, которые заполнялись галькой или обломками битого камня, затем заливались раствором глины, битума или извести с песком и превращались со временем в плотную и относительно прочную массу.

Отдельные примеры связывания мелких камней растворами или использование раствора с крупным заполнителем были известны в глубокой древности у египтян, вавилонян, финикийцев и карфагенян. Наиболее раннее применение бетона в Египте, обнаруженное в гробнице Тебесе (Теве), датируется 1950 г. до н. э. По сведениям Плиния Старшего, бетон был применен при строительстве галерей египетского лабиринта и монолитного свода пирамиды Нима задолго до нашей эры.

Читать еще:  Кислотный краситель для бетона: способ применения

Одним из первых начали применять бетон народы, населяющие Индию и Китай. Великая китайская страна, строительство которой было начато в 214 г. до н. э., сооружена в основном из бетона. Приготовление бетона и формование из него стен состояло в следующем. Вначале одна часть известкового теста тщательно перемешивалась с двумя частями песка и гравия или песка, строительного мусора и земли. Полученная сухая (очень жесткая) бетонная сместь с небольшим содержанием воды укладывалась слоями толщиной около 12 см между деревянными щитами опалубки и усиленно уплотнялась деревянными трамбовками. После такого уплотнения поверхность каждого слоя слегка увлажнялась водой и на него укладывался следующий бетонный слой. Процесс повторялся до полного возведения стены. Такой метод строительства довольно широко применялся в Китае еще в 20-х годах нашего века при строительстве домов, школ, бань и пагод.

Народы, жившие на островах Эгейского моря и в Малой Азии, начиная с VII—VI вв. до н. э. применяли растворы на жирной извести с гидравлическими добавками при строительстве отдельных зданий и гидротехнических сооружений. В Индии уже в наше время в храмах и дворцах знати были обнаружены хорошо сохранившиеся бетонные «набивные» полы (IV—V вв. до н. э.).

Искусство производства бетона постепенно распространялось в Восточном Средиземноморье и примерно к 500 г. до н. э. достигло Древней Греции, где для покрытия стен, в том числе из необожженного кирпича, использовался мелкозернистый известковый бетон. Таким образом были отделаны дворцы царей Креза (560—546 гг. до н. э.) и Атталы. Впоследствии бетон стал применяться в виде бутовой кладки. Пространство между двумя рядами каменной стены заполнялось крупными камнями, а затем заливалось известковым раствором. Витрувий в своем трактате довольно подробно описал несколько видов такой кладки.

Можно предположить, что римские бетонные стены и другие подобные конструкции развились как раз из греческой бутовой кладки путем постепенного расширения бутобетонного ядра за счет уменьшения толщины каменных стен, которые из главного элемента кладки постепенно превратились в тонкую оболочку, играющую уже подсобную, второстепенную роль.

Заметное применение бетона на территории древнеримского государства началось примерно с конца IV в. до н. э. и продолжалось около-700 лет. За это время в его развитии, как в живом организме, можно проследить четыре важных этапа: рождение, быстрый рост, зрелость и гибель этого материала.

Так, зарождение бетона, т. е. медленное и постепенное внедрение его в римскую строительную практику, длилось более двух столетий (до I в. до н. э.). Второй этап, продолжавшийся до II в. н. э., сопровождался ускоренным ростом и широким распространением объемов бетонного строительства по всей Римской империи и прилегающим к ней странам. На третьем этапе (в период так называемой зрелости) бетон развивался не так стремительно, но с заметным улучшением свойств, технологии изготовления и принятия новых конструктивных решений. Это был этап качественного роста и развития больших потенциальных возможностей, который продолжался с начала II в. и примерно до середины III в. н. э. Наконец, заключительный, четвертый этап, продолжался менее ста лет и закончился в начале IV века н. э.

Указанное деление эволюционного развития римского бетона на отдельные этапы довольно условно, но позволяет схематично показать весь путь, который прошел этот материал за семь веков своего существования.

Источник книга «Римский бетон». Автор В.А.Кочетов

Бетон (история изобретения)

Глядя на церковь Нотр-Дам-дю-Рэнси, на колонны Пантенона и стены Колизея, мы восхищаемся искусством камнерезов, архитекторов и строителей. Но задумываемся ли мы о том, благодаря каким материалам эта красота и величие были созданы и сохранились до наших дней? В современном мире мы окружены бетонными зданиями и конструкциями. Высокопрочный, звукоизолирующий и температурно-устойчивый материал стал частью нашей жизни. История его изобретения полна проб и ошибок, кропотливого труда и напряженной работы человеческой мысли, периодов забвения и популярности.

Происхождение бетона.

С момента своего появления, человечество конкурирует с природой. Люди пытаются своими руками создавать материалы и конструкции, которые бы соответствовали естественному миру. Так произошло и с бетоном: наши прародители одержимы были желанием создать искусственный камень, по своим качествам не уступающий горным породам.

Идею создания искусственного бетона древним строителям подсказала сама природа. Птичьи гнезда, сооруженные из веток, травы, и укрепленные глиной, птичьей слюной и другими вяжущими веществами есть не что иное, как наглядное воплощение принципа получения бетона. Глыбы так называемых цементированных пород, в которых осколки камня намертво соединены между собой минеральными веществами — кальцитом, известью, кремнеземом сходны с «рецептом» современного бетона.

Сырцовый кирпич, который использовали при строительстве мастера древнего Египта можно отнести к старейшему прародителю бетона: речную гальку египтяне смешивали с измельченной соломой и илом. До сих пор не утихают споры по поводу материала, из которого были сооружены знаменитые Пирамиды: есть ряд авторитетных ученых, исследования которых указывают на то, что кирпичи гробниц фараонов имеют искусственное происхождение.

В древнем Китае в качестве вяжущего вещества мастера использовали разваренный рис, приправленный гашеной известью. Именно такой «рисовой кашей» скреплены каменные блоки Великой китайской стены. Мастерством бетонирования владели и предшественники древних римлян – этруски, жившие в первом тысячелетии до н.э. Позже способы сооружения зданий из смеси природного камня, глины, земли, известняка с песком и соломой развили и усовершенствовали умельцы Римской империи. Изготовляемый ими искусственный камень дал старт развитию научно-технического прогресса того времени и открыл новые горизонты для развития мировой архитектуры.

Бетон по-римски.

Поначалу бетонная масса в Римской империи использовалась как уплотнитель кладки из кирпича или тесаного камня. Чуть позже мастеровые научились изготавливать самостоятельные строительные элементы из этого материала. Как правило, бетонные конструкции древние римляне изготавливали следующим образом: в форму укладывались слои из обломков горного камня, чаще всего туфы, пемзы и вулканического песка или жидкого известкового концентрата. Затем массу обильно увлажняли морской водой, утрамбовывали и высушивали. Совместив в одном процессе изготовление и укладку бетона, древние римляне достигали небывалой прочности конструкций.

Использовалась и другая технология: известь обжигали, гасили, смешивали с песком или другими добавками, затем заливали полученной массой слой крупного щебня и засыпали землей. Без проникновения воздуха, конструкция застывала год или два, и становилась прочной, как гранит. Из бетона возводились жилые дома, термы, акведуки, крепости, причалы, мосты. Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам римского бетона и виртуозному исполнению выверенных инженерных решений, до наших дней сохранились такие шедевры мировой архитектуры, как амфитеатр Колизей, храм в честь богов Олимпа Пантеон.

Эти уникальные постройки, ставшие вершиной инженерно-строительного искусства античности, более 2-х тысячелетий сохраняют свои красоту и величие. Ни войны, ни природные катаклизмы не смогли разрушить этих колонн и портиков из кирпича и бетона. Во всех странах Европы и Средиземноморья, находившихся под властью Великого Рима, большинство сооружений были выстроены с помощью римского бетона.

С падением могущественной Римской империи, уникальная рецептура вяжущего вещества – прообраза современного цемента и способы бетонирования были утрачены. Ревностно оберегаемые римскими умельцами знания и технические наработки на несколько веков были забыты, а взамен им пришли другие строительные технологии.

Цементные фантазии.

Новый виток в развитии истории бетона начался в 18-м веке, в Англии. Тщательно анализируя обрывочные записи современников о технологии приготовления бетона древнеримскими строителями, после многочисленных экспериментов, инженер Дж. Паркер получил цемент. Вещество, получившееся в процессе обжига глины с известковым порошком при температуре 900 градусов, он назвал “романцемент”, в честь итальянских мастеров.

Это был значительный успех, но до триумфа было еще далеко: увы, технические свойства романцемента не соответствовали требованиям строителей того времени. Поиски идеального вяжущего материала продолжились, и, почти через 30 лет, в 2-х странах мира почти одновременно был изобретена новая рецептура цемента. Русский строитель-новатор Егор Челиев заявил о своем изобретении селикатного цемента в 1822 году, а в 1825 он выпустил книгу, к торой обобщил и систематизировал свой опыт по изготовлению уникального материала. Возглавляя Московскую военно-рабочую бригаду, Челиев использовал цемент для восстановления построек столицы после пожара 1812 года. Именно благодаря цементу, изобретенному нашим соотечественником, была сохранена архитектурная красота Кремля.

А вот англичанину Джозефу Аспдину, который вел свои разработки, в 1824 году удалось получить патент на цемент, идентичный по рецептуре челиевскому. Адспин назвал его «портландцемент», в честь города, в предместьях которого был взят исходный материал для его изготовления. Рецептура портландцемента легла в основу современного цемента и стала настоящим прорывом в научно-техническом прогрессе того времени. Цемент вошел в десятку изобретений, изменивших мир.

Страсти по бетону.

Настоящим прорывом в строительных технологиях стало изобретение железобетона. Этот высокопрочный материал, без которого невозможно себе представить современную жизнь, появился благодаря… цветочному горшку. Французы, истинные ценители красоты и изящества, украшали внешние и внутренние подоконники и балконы цветами в горшках и кадках. Увы, горшки, в которых произрастали нежные фиалки и примулы, делались из дерева, были непрактичны и недолговечны.

В 1867г парижскому цветоводу Жозефу Монье пришла в голову мысль делать их из бетона. Однако бетонные вазоны также оказались непригодны для высаживания в них растений – растущие корни разрушали их. Тогда неутомимый садовник придумал усиленную конструкцию: стал покрывать цементом горшки из железной сетки. Так появился железобетон. Это ноу-хау оказалось настолько удачным, что предприимчивый Монье забросил садовые лопату и лейки и принялся разрабатывать новые способы применения железобетона.

За двадцать последующих лет он запатентовал порядка 15-ти изделий из железобетона, в числе которых – железнодорожные шпалы, перекрытия, балки, мостовые конструкции, газовые и водопроводные трубы и даже переносные и стационарные жилые дома. Первый мост из железобетона, проезжая часть которого составляла около 4-х метров, был возведен в 1875г.

Читать еще:  Пропорции бетона в ведрах для бетономешалки

Идея Монье увлекла другого француза – талантливого инженера Эжена Фрейсине. Обладая глубокими техническими знаниями и досконально изучив свойства нового материала, Фрейсине создал множество уникальных разработок, и внес огромный вклад в совершенствование и развитие эксплуатационных характеристик железобетона и расширил границы его применения. Так, например, ему удалось увеличить прочность железобетона с помощью вибропрессования.

Но самой значимой технической работой Фрейсине является изобретение технологии изготовления бетона из струнно-напряженных элементов. Максимально натянутые стальные каркасные струны — опоры в готовом бетонном элементе, возвращаются к исходной длине, придавая бетону дополнительное напряжение. Таким образом, при нагрузке на бетонную конструкцию процессы сжатия и растяжения распределяются равномерно, что значительно повышает несущие свойства железобетона. В современном преднапряженном струнобетоне, натяжение стальной арматуры производится в соответствии с конусной анкеровкой, разработанной Эженом Фрейсине.

Далее начался настоящий «бетонный бум». В начале 20-го века в Германии был изобретен «товарный цемент», готовая смесь, которая доставлялась к месту строительства. В США и Англии появились первые бетоно-мешальные установки. В Швеции архитектор Эриксон представил разработки искусственных каменных конструкций, положивших начало развитию ячеистого бетона, к которому относится популярные сегодня пено- и газобетон. Перед 1-й мировой войной в Российской империи появилась особая архитектурная мода. Здания различных развлекательных заведений: танцполов, крытых катков, музыкальных салонов, ресторанов возводились из бетона и стекла – это считалось ультра-современным, стильным и новаторским подходом.

Уникальность истории бетона в том, что практически все известные человеческие изобретения в этой отрасли нашли свое место в современных технологиях бетонирования. Поиски способов усовершенствования бетона ведутся и сегодня. Например, в 2005 году, на выставке Liquid Stone в Париже был представлен революционный прозрачный бетон. Монолитный бетон, содержащий оптические волокна, благодаря которым сквозь него может проникать свет, был назван журналом Time’s поразительнейшим изобретением начала 21-го века, ведь он может выступать не только в качестве строительного, но и декоративно-отделочного материала.

Неумолимо двигающийся вперед научно-технический прогресс принесет еще немало интересных и полезных разработок в сфере изготовления бетона.

Кто изобрел бетон: кто придумал и когда, история изобретения

Самым распространенным и популярным искусственным материалом на нашей планете является не сталь, не пластик и даже не бумага, а бетон. Более того, по подсчетам экспертов, ежегодно по всему миру производится более 2 млрд. тонн бетона, и на сегодняшний день его используется больше, чем древесины, металлов и пластмассы вместе взятых. На протяжении многих столетий человечество использует его для построения своей цивилизации, однако, у бетона был долгий период забытья, когда рецепты его приготовления были полностью утрачены и забыты.

У большинства из нас слово бетон вызывает в памяти ассоциации со светло-серыми каменными дорогами, высотками и фундаментами зданий. И мало кто знает, что изначально этот материал был рожден жерлом огнедышащего вулкана и самой природой, подсказавшей человеку великий рецепт. К тому же, на самом деле, в отличие, к примеру, от алюминия, стали или пластика, слово «бетон» вовсе не означает какой-то определенный материал, ведь бетоном называют любое вещество, которое содержит в себе горную породу, смешанную с каким-то клейким, связующих агентом. В принципе, бетон – это просто истолчённый щебень, смешанный с водой и цементом. Вместе эти компоненты образуют сметаноподобную жидкую пасту, которую можно залить в любую форму, и после его отвердения получить нужную фигуру.

Сегодня даже школьник младших классов примерно представляет, как это работает, но в древние времена, когда люди вручную, с помощью молотков и кувалд выдалбливали здания из гигантских каменных глыб, изобретение бетона являлось настоящим волшебством, понять принцип которого было весьма сложно.

И первыми, кто открыл рецепт его «приготовления», были римляне, живущие рядом с вулканами.

Рожденный вулканом

Более двух тысяч лет назад (примерно в I веке до нашей эры), когда Римская империя являлась одной из самых могущественных и развитых цивилизаций, на берегу ее Неаполитанского залива располагался небольшой красивый портовый город Поццуоли (латинское название города Путеоли), откуда ежедневно отплывали корабли, развозящие множество разнообразных товаров.

Город Поццуоли сейчас

Купцы Поццуоли везли в заморские страны зерно и пряности, железо и оружие, но одним из самых дорогих их товаров был пуццолан – пепельного цвета вулканический песок, который местные жители добывали у подножия вулкана Сольфатара на Флегрейских полях («огненных полях»).

Этот песок был природной смесью вулканического пепла, пемзы и песка, и он был совершенно особенным, ибо в смеси с водою образовывал раствор настолько сильный, что после застывания мог связывать и удерживать вместе каменные глыбы.

Древнеримский бетон, связавший вместе куски кирпича

Римский философ Сенека писал о нем, что «пыль из Путеоли превращается в камень, если она касается воды», однако, никто тогда не понимал, почему так происходит. Просто по счастливой случайности, абсолютно этого не осознавая, римляне построили один из своих городов на вершине природного активно действующего цементного завода. А римский пуццолан на самом деле представлял собой смесь оксида кремния (песка) и извести, двух ключевых компонентов цемента.

В 1970 году земля под городом Поццуоли неожиданно стала вздыматься, словно растущий на дрожжах пирог. Она трескалась и образовывала бугры, за два года поднявшись на два метра, а набережную города полностью опустив под воду. Такие колебания земной коры привели к тому, что 40000 граждан Поццуоли в 1972 году покинули родные места, и родина цемента тогда стала городом-призраком (сейчас этот город восстановлен и вновь процветает).

Сегодня геофизики уверены, что жители Поццуоли всегда «ходили по острию ножа», ибо их город был построен практически на действующем вулкане, активные процессы в котором никогда не прекращались. Но, от слабых толчков землетрясений, растрескиваний почвы и извержений лавы их защищал толстый слой образованного природой бетона.

И он был тем самым веществом, которое римляне использовали для строительства Пантеона, Колизея и многочисленных портов по всему Средиземноморью, а рецепт его изготовления им подсказала сама природа. Ведь глубоко под Поццуоли постоянно происходила известная химикам реакция естественной декарбонизации, когда горячая, насыщенная минералами вода, взаимодействуя с известняком, образует газ диоксид углерода (СО2) и гидроксид кальция (гашеную известь).

Вот как выглядит химическая реакция, описывающая этот процесс:

СаСО3 (известняк) + тепло + Н2О (вода) > Са (ОН) 2 (гашеная известь) + CO2 (углекислый газ)

В итоге, геотермальные жидкости внутри Флегрейских полей выносили известь ближе к поверхности, где она соединялась с богатой кремнием золой (застывшей вулканической лавой в виде пемзы), формируя непроницаемый слой готового бетона. И лишь настоящее вулканическое извержение выносило его в виде цемента на земную поверхность. Попадая в морские воды, она твердела, чем и привлекла внимание сообразительных римлян. Наблюдая этот процесс, они использовали его, чтобы создать свой знаменитый бетон.

Руины портового римского города Кейсария, который был построен из пуццолана

И потому-то римский Коллизей и Пантеон и сохранились до наших дней, ведь эти величайшие строения были созданы из настоящего природного бетона.

Но, увы, после падения Римской империи, искусство создания бетона было на много веков утеряно, и о нем все позабыли, начав пытаться воссоздавать где-то в XV веке нашей эры. Однако, эти попытки были не очень удачны и разрозненны, вплоть до 1824 года, когда англичанин Джозеф Аспдин разработал и запатентовал свой широко известный портландцемент, на момент своего изобретения еще очень несовершенный. Цемент, известный нам сейчас, создали в 1860 году также англичане, во вращающейся печи, где известняковую смесь нагревали до почти 600 о С, то есть создавали ей условия, которые она проходила в недрах Флегрейских полей на протяжении тысячелетий.

История изобретения бетона

Обработка камней для строительства была слишком трудоемким процессом, поэтому мастера издавна мечтали о материале, который будет прочным, твердым, но при этом не потребует многочасового обтесывания.

История изобретения бетона насчитывает несколько тысячелетий. Момент, когда изобрели этот материал, стал огромным прорывом в технологии строительства, и из бетона начали возводить удивительные сооружения.

Что такое бетон?

В наши дни бетоном обычно называют смесь, состоящую из цемента, песка, щебня и воды, которая способна затвердевать. Однако в более широком смысле бетон включает вяжущий компонент, наполнители и воду. Первыми авторами подобного строительного материала были не люди: некоторые виды птиц строили жилище из веток, травы и глины, скрепленных слюной. Из подобия бетонной смеси построены термитники, а раки-отшельники использовали раствор из ила, воды и мелких камешков, чтобы прикрепить к раковине маскировку из водорослей.

Наблюдения за природой подсказали людям идею создания искусственного камня. Самым сложным было подобрать вяжущее вещество. Древние египтяне использовали нильский ил, в Древнем Китае камни Великой китайской стены скрепляли составом на основе сильно разваренного риса, глины и мелких камней. А при строительстве самых почитаемых храмов Древней Руси использовали состав с добавлением куриных яиц.

Изобретение древних римлян

Поначалу народы, открывшие бетон, применяли его преимущественно для скрепления камней в кладке. Но строители Древнего Рима нашли искусственному камню новое применение. Оказалось, что можно отливать готовые бетонные изделия, используя формы. В нее укладывали слои туфа, вулканического песка, пемзы, заливали жидким известковым концентратом, дополнительно увлажняли морской водой, а затем очень тщательно трамбовали. Когда изделие застывало, его извлекали из формы.

Римлянам был известен и более сложный рецепт: вначале добывали и тщательно обжигали известь. Затем ее гасили, перемешивали с мелким наполнителем (обычно – песком). Полученным раствором заливали насыпанный в форму слой крупного щебня, а после этого покрывали все слоем земли. Процесс отвердевания длился долго – до двух лет, но полученные таким образом конструкции получались очень прочными. О качестве материала говорит тот факт, что из кирпичей и бетона были построены Пантеон и Колизей, сохранившиеся до нашего времени, а также акведуки, причалы, мосты и другие постройки.

Читать еще:  Производство Бетона

От романоцемента к портландцементу

В XVIII столетии у многих инженеров возник интерес к старинным технологиям. На тот момент технология казалась утраченной, поскольку история не сохранила точных указаний на способы получения искусственного камня: ни пропорций, ни температур. Изучая бетон, применяемый древними римлянами, Дж. Паркер решил обжечь глину вместе с известковым порошком. Температура обжига была 900 градусов. Так появился новый материал, который изобретатель назвал «романоцементом».

Этот цемент был еще несовершенным, так что эксперименты продолжились. Следующий шаг был сделан двумя исследователями: русским строителем Егором Челиевым и англичанином Джозефом Аспдином. Челиев опробовал рецепт силикатного цемента после знаменитого пожара 1812 года. С его помощью ему удалось восстановить здания московского Кремля. Правда, окончательно рецептура была доработана окончательно лишь к 1825 году, так что имя новому типу компонента бетона дал англичанин Джозеф Аспдин. Так строители впервые услышали о портландцементе.

Усовершенствования искусственного камня

Технология получения цемента – главного компонента современных бетонных смесей – со временем менялась. Температура обжига была доведена до 1500 градусов Цельсия, помол стал более тонким, а пропорции смесей теперь подбирали в зависимости от поставленных задач. Но поначалу из нового материала изготавливали только небольшие конструкции, поскольку бетон очень слабо сопротивлялся нагрузкам на растяжение.

Удачным решением этой проблемы стало изобретение железобетона: железный каркас придавал бетонным конструкциям прочность, а искусственный камень защищал металл от коррозии. В результате множества экспериментов была найдена технология изготовления прочных железобетонных конструкций, и сегодня из этого материала построено большинство современных зданий.

Постепенно появились новые добавки, позволяющие придать строительному материалу практически любые свойства. Появились марки, устойчивые к воздействию кислот, высоких и низких температур, воды. С наиболее популярными марками бетона вы сможете познакомиться на этом сайте. Сегодня можно заказать не только сухие смеси для изготовления бетона, но и готовые к работе материалы в миксерах. Это позволяет значительно ускорить строительные работы.

Великие изобретения человечества

Каждый год или десятилетие появляется всё больше учёных и изобретателей, которые дарят нам новые открытия и изобретения в различных областях. Но есть такие изобретения, которые, однажды изобретённые, самым огромным образом меняют наш образ жизни, двигая нас на пути прогресса вперёд. Вот лишь десятка великих изобретений, изменивших мир, в котором мы живём.

Изобретатель: неизвестен

Без гвоздей наша цивилизация наверняка бы рухнула. Точную дату появления гвоздей установить сложно. Сейчас приблизительная дата создания гвоздей находится в эпохе бронзового века. То есть очевидно, что гвозди не могли появиться раньше, чем люди научились отливать и формировать металл. Раньше деревянные конструкции приходилось возводить по более сложным технологиям, используя сложные геометрические конструкции. Теперь же процесс строительства значительно упростился.

До 1790-х и начала 1800-х годов железные гвозди делались вручную. Кузнец нагревал квадратный железный прут, а затем бил его с четырех сторон, чтобы создать острый конец гвоздя. Машины для изготовления гвоздей появились между 1790-ми и ранними 1800-ми годами. Технология изготовления гвоздей продолжала развиваться; После того как Генри Бессемер разработал процесс массового производства стали из железа, железные гвозди прошлых лет постепенно теряли популярность, и к 1886 году 10% гвоздей в США были созданы из мягкой стальной проволоки (по данным Университета Вермонта). К 1913 году 90% гвоздей, произведенных в США, были изготовлены из стальной проволоки.

Изобретатель: неизвестен

Идея о симметричном компоненте, движущемся в круговом движении по оси, существовала в древней Месопотамии, Египте и Европе раздельно в разные периоды времени. Таким образом, нельзя установить, кто и где именно изобрёл колесо, но это великое изобретение появилось в 3500 году до нашей эры и стало одним из самых важных изобретений человечества. Колесо облегчило работу в областях земледелия и транспорта, а также стало фундаментом для других изобретений, начиная от карет и заканчивая часами.

3. Печатный станок

Автор изобретения: Йоханнес Гутенберг

Йоханнес Гутенберг изобрел ручной печатный станок в 1450 году. К 1500 году в Западной Европе было напечатано уже двадцать миллионов книг. В 19-м веке была произведена модификация, и железные детали заменили деревянные, что ускорило процесс печати. Культурная и промышленная революция в Европе была бы невозможной, если бы не скорость, с которой типография позволяла распространять документы, книги и газеты для широкой аудитории. Печатный станок позволил развиться прессе, а также дал возможность людям самообразовываться. Политическая сфера также была бы немыслима без миллионов копий листовок и плакатов. Что уже говорить о государственном аппарате с его бесконечным числом бланков? В общем, то поистине великое изобретение.

4. Паровой двигатель

Изобретатель: Джеймс Уатт

Хотя первая версия парового двигателя относится к III веку н.э., только в начале XIX века с пришествием индустриальной эпохи появилась современная форма двигателя внутреннего сгорания. Потребовались десятилетия проектирования, послчего Джеймс Уатт сделал первые чертежи, согласно которым сжигание топлива высвобождает высокотемпературный газ и, расширяясь, тем самым оказывает давление на поршень и перемещает его. Это феноменальное изобретение сыграло решающую роль в изобретении других механизмов, таких как автомобили и самолеты, которые изменили лицо планеты, на которой мы живем.

5. Лампочка

Изобретатель: Томас Алва Эдисон

Изобретение лампочки развивалось в течение 1800-х годов Томасом Эдисоном; ему приписывают звание главного изобретателя лампы, которая могла гореть 1500 часов без выгорания (изобрёл в 1879 году). Идея самой лампочки Эдисону не принадлежит и высказывалась многими людьми, но именно он сумел правильно подобрать материалы, чтобы лампочка горела долго и стала дешевле свечек.

6. Пенициллин

Изобретатель: Александр Флеминг

Пенициллин был случайно обнаружен в чашке Петри Александром Флемингом в 1928 году. Препарат пенициллина представляет собой группу антибиотиков, которая лечит несколько инфекций у людей, не нанося им вреда. Пенициллин массово производился во время Второй мировой войны, чтобы избавить военнослужащих от венерических болезней и все ещё используется как стандартный антибиотик против инфекций. Это было одно из самых известных открытий, сделанных в области медицины. Александр Флеминг получил в 1945 году Нобелевскую премию, а газеты того времени писали:

Изобретатель: Антонио Меуччи

Долгое время считалось, что первооткрывателем телефона является Александр Белл, но в 2002 году Конкгресс США постановил, что право первенства в изобретении телефона принадлежит Антонио Меуччи. В 1860 году (на 16 лет раньше Грэхема Белла) Антонио Меуччи продемонстрировал аппарат, который бал способен передавать голос по проводам. Свой изобретение Антонио назвал Телектрофон и подал заявку на патентование в 1871 году. Это положило начало работе над одним из самых революционных изобретений, которым обладает почти каждый на нашей планете, держа его в своих карманах и на столах. Телефон, который позже также развивался как мобильный телефон, оказал на человечество жизненно важное влияние, особенно в области бизнеса и коммуникации. Расширение слышимой речи изнутри одной комнаты на весь мир — это свершение, не имеющее себе равных до сегодняшнего дня.

8. Телевидение

Зворыкин с иконоскопом

Изобретатель: Розинг Борис Львович и его ученики Зворыкин Владимир Константинович и Катаев Семён Исидорович (не признан, как первооткрыватель), а также Филон Фарнсуорт

Хотя изобретение телевидения не может быть приписано одному человеку, большинством людей признаётся, что изобретение современного телевидения было заслугой двух людей: Владимира Космы Зворыкина (1923) и Филона Фарнсуорта (1927). Здесь необходимо отметить то, что в СССР разработкой телевизора по параллельной технологии занимался Катаев Семён Исидорович, а первые эксперименты и принципы работы электрического телевидения описал и вовсе Розинг ещё в начале 20-го века. Телевидение было также одним из величайших изобретений, которые были развиты от механического до электронного, от чёрно-белого к цветному, от аналогового к цифровому, от примитивных моделей без пульта к интеллектуальному, а теперь и вовсе к 3D-версиям и маленьким домашним кинотеатрам. Люди обычно проводят около 4-8 часов в день, смотря телевизор, и это сильно повлияло на семейную и социальную жизнь, а также изменило нашу культуру до неузнаваемости.

Читайте подробную статью, где разбирается вопрос о том, кто изобрёл телевизор.

9. Компьютер

Изобретатель: Чарльз Бэббидж, Алан Тьюринг и другие.

Первый механический компьютер был изобретён Чарльзом Бэббиджем в начале 19 века. Принцип же современного компьютера впервые был сформулирован Аланом Тьюрингом. Это изобретение действительно совершило удивительные вещи в большем количестве сфер жизни, в том числе философию и культуру человеческого общества. Компьютер помог взлететь высокоскоростным военным летательным аппаратам, вывести космический корабль на орбиту, контролировать медицинское оборудование, создавать визуальные образы, хранить огромное количество информации и улучшил функционирование автомобилей, телефонов и электростанций.

10. Интернет и всемирная паутина

Карта всей компьютерной сети на 2016 год

Изобретатель: Винтон Серф и Тим Бернерс-Ли

Интернет был впервые разработан в 1973 году Винтоном Серфом при поддержке Агентства перспективных исследований Министерства обороны США (ARPA). Его первоначальное использование состояло в том, чтобы обеспечить сеть связи в исследовательских лабораториях и университетах в Соединенных Штатах и ​​расширить сверхурочную работу. Это изобретение (наряду со Всемирной паутиной) было главным революционным изобретением XX века. В 1996 году через Интернет в 180 странах было подключено более 25 миллионов компьютеров, а теперь нам пришлось даже переходить на IPv6, чтобы увеличить число IP-адресов, так как IPv4-адреса полностью исчерпались, а их было порядка 4.22 миллиарда.

Всемирная паутина, как мы знаем, впервые была предсказана Артуром Кларком. Однако изобретение было сделано 19 лет спустя в 1989 году сотрудником ЦЕРН Томом Бернерсом Ли. Сеть изменила наше отношение к различным областям, включая образование, музыку, финансы, чтение, медицину, языку и т. д. Сеть потенциально превосходит все великие изобретения мира.

Читайте подробную статью о том, кто изобрёл интернет.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector